骨科機(jī)器人輔助腓骨移植治療股骨頭缺血性壞死的臨床療效觀察

劉瑩 沈杰 韓巍 劉路

0 引言

股骨頭缺血性壞死(osteonecrosis of the femoral head，ONFH)目前在臨床上較為常見，主要病因有使用激素、過量飲酒、創(chuàng)傷后缺血壞死等。根據(jù)一項在1999—2008年開展的針對日本福岡縣500萬人口的流行病學(xué)調(diào)查顯示[1]，非創(chuàng)傷性股骨頭缺血性壞死的每年發(fā)病率為2.58/100000，男女發(fā)病率比為1.6∶1，且發(fā)病率逐年增加。股骨頭缺血性壞死好發(fā)于30～50歲的中青年男性，如無有效干預(yù)措施，80%以上會進(jìn)行性加重[2]，發(fā)生股骨頭塌陷，最終只能采取髖關(guān)節(jié)置換手術(shù)。雖然現(xiàn)在髖關(guān)節(jié)置換手術(shù)已經(jīng)非常成熟，但髖關(guān)節(jié)置換后假體關(guān)節(jié)使用壽命通常只有20年左右，進(jìn)行髖關(guān)節(jié)翻修時手術(shù)難度大、醫(yī)療成本高，對于年輕患者，應(yīng)盡量保留股骨頭、避免病情進(jìn)一步進(jìn)展，首選保頭手術(shù)治療。目前保頭手術(shù)中游離腓骨移植手術(shù)應(yīng)用最為廣泛，臨床療效也較為滿意[3-5]。 Unal等[5]對21例接受吻合血管的游離腓骨移植治療ONFH的患者長期隨訪結(jié)果表示，患者Harris評分由術(shù)前的(61±9.7)分提高至(84±17.8)分，游離腓骨移植在治療塌陷前階段的股骨頭壞死具有良好療效。郭曉忠等[4]關(guān)于髓芯減壓加異體腓骨移植的研究結(jié)果表明，該手術(shù)成功率為80.7%，優(yōu)良率為75.4%，值得推廣。

游離腓骨移植治療ONFH手術(shù)過程復(fù)雜，傳統(tǒng)手術(shù)主要依賴醫(yī)生經(jīng)驗，且需要切開關(guān)節(jié)囊充分顯露，才能準(zhǔn)確清除死骨、植入腓骨，存在手術(shù)創(chuàng)傷大、術(shù)中出血較多、腓骨植入位置不精準(zhǔn)、術(shù)后恢復(fù)時間長等缺點(diǎn)。北京積水潭醫(yī)院手外科自2010年開展了術(shù)中三維計算機(jī)導(dǎo)航輔助吻合血管的腓骨移植手術(shù)，用于治療股骨頭缺血性壞死，相較于傳統(tǒng)手術(shù)，定位更加準(zhǔn)確，可在術(shù)中實(shí)時監(jiān)測壞死骨刮除范圍，同時不破壞關(guān)節(jié)囊，能更準(zhǔn)確植入腓骨，但其精確度仍需進(jìn)一步提高。近年來，骨科機(jī)器人在骨科手術(shù)中的應(yīng)用，為安全、精準(zhǔn)實(shí)施腓骨移植提供了保障，“天璣”骨科機(jī)器人輔助腓骨移植治療ONFH患者得以實(shí)現(xiàn)。

目前臨床上少有文獻(xiàn)報道骨科機(jī)器人輔助腓骨移植治療股骨頭缺血性壞死患者方面的研究，對于機(jī)器人輔助手術(shù)在患者護(hù)理模式方面的改善尚無報道。傳統(tǒng)腓骨移植手術(shù)由于創(chuàng)傷較大，術(shù)后早期簡單功能鍛煉一般建議在術(shù)后24 h后進(jìn)行，對于創(chuàng)傷小、恢復(fù)快的機(jī)器人輔助手術(shù)，這一時間已不適用。本研究通過回顧性隊列研究，對2019年6月至2020年9月北京積水潭醫(yī)院手外科因股骨頭缺血性壞死行腓骨移植治療的患者進(jìn)行研究，比較機(jī)器人輔助手術(shù)與傳統(tǒng)手術(shù)早期臨床效果與圍手術(shù)期護(hù)理效果差異，為股骨頭壞死患者提供一種更為精準(zhǔn)微創(chuàng)的術(shù)式，同時為改善機(jī)器人輔助手術(shù)圍術(shù)期護(hù)理和早期簡單功能鍛煉提供依據(jù)。

1 資料與方法

1.1 一般資料

本研究回顧性分析2019年6月至2020年9月北京積水潭醫(yī)院手外科因股骨頭缺血性壞死行腓骨移植的患者，其中骨科機(jī)器人輔助腓骨移植治療ONFH為研究組，傳統(tǒng)腓骨移植治療ONFH為對照組。本研究及所采用的機(jī)器人輔助腓骨移植治療ONFH手術(shù)經(jīng)北京積水潭醫(yī)院倫理委員會審批通過(批準(zhǔn)號：201701-13)。

納入標(biāo)準(zhǔn)：① 年齡≥18歲；② CT診斷為股骨頭缺血性壞死；③ 患者知情同意。排除標(biāo)準(zhǔn)：① 合并嚴(yán)重心腦血管疾??；② 造血系統(tǒng)嚴(yán)重原發(fā)疾病者；③ 股骨頭出現(xiàn)明顯塌陷；④ 臨床資料不全者。

1.2 儀器設(shè)備

研究組所使用的“天璣”骨科機(jī)器人系統(tǒng)是由北京積水潭醫(yī)院和北京天智航醫(yī)療科技股份有限公司共同研發(fā)的一種機(jī)器人輔助骨科手術(shù)系統(tǒng)，該系統(tǒng)由移動式6自由度機(jī)器人、光學(xué)跟蹤系統(tǒng)、手術(shù)規(guī)劃和導(dǎo)航系統(tǒng)組成(圖1)。

圖1 “天璣”骨科機(jī)器人系統(tǒng)主要組成部分

“天璣”骨科機(jī)器人系統(tǒng)通過掃描重建出術(shù)前三維圖像，醫(yī)生可以基于三維影像通過手術(shù)規(guī)劃系統(tǒng)完成術(shù)前/術(shù)中手術(shù)路徑規(guī)劃，并由光學(xué)跟蹤系統(tǒng)指導(dǎo)定位，控制機(jī)械臂定位至預(yù)定路徑，引導(dǎo)術(shù)中準(zhǔn)確植入導(dǎo)針，實(shí)現(xiàn)內(nèi)植物的精準(zhǔn)置入。光學(xué)跟蹤系統(tǒng)能實(shí)時探測到術(shù)中因各種原因?qū)е碌幕颊呶恢米兓?，并引?dǎo)機(jī)械臂進(jìn)行實(shí)時微調(diào)，確保最終精準(zhǔn)定位至預(yù)設(shè)路徑。

1.3 手術(shù)方法

骨科機(jī)器人組：患者取仰臥位全身麻醉，于大腿近端前外側(cè)做縱行切口，顯露旋股外側(cè)動脈、股骨干中前段內(nèi)側(cè)皮質(zhì)，將示蹤器固定在股骨上，注冊機(jī)器人和掃描系統(tǒng)(圖2A)；使用ARCADIS Orbic 3D系統(tǒng)掃描患側(cè)髖關(guān)節(jié)后獲取三維影像，并完成機(jī)械臂操作空間的自動配準(zhǔn)；工作站通過OPSS軟件根據(jù)三維影像規(guī)劃導(dǎo)針植入路徑(圖2B)，確定入針點(diǎn)和靶點(diǎn)，測量通道長度，根據(jù)通道長度游離切取相應(yīng)長度帶血管蒂腓骨備用。工作者操控6自由度機(jī)械臂將導(dǎo)向套筒置于目標(biāo)位置(圖2C)；經(jīng)套筒打入2.8 mm導(dǎo)針后，使用空心鉆和擴(kuò)髓鉆建立骨隧道(圖2D)，鑿取周圍松質(zhì)骨備用。使用注冊過的磨鉆在透視監(jiān)視下進(jìn)一步刮除死骨及硬化骨，擴(kuò)大骨隧道確保足夠容納腓骨。打磨通道、修剪腓骨，骨通道遠(yuǎn)端植入松質(zhì)骨并夯實(shí)，植入腓骨，使腓骨遠(yuǎn)端位于距關(guān)節(jié)下軟骨5 mm處，腓動靜脈血管經(jīng)通道引出備用，透視確認(rèn)腓骨遠(yuǎn)端位置滿意后(圖2E)，螺釘固定腓骨尾端，在顯微鏡下吻合血管，吻合成功后可見游離腓骨骨膜處有滲血。

A.顯露股骨干，安放示蹤器； B.醫(yī)生通過三維圖像設(shè)計導(dǎo)針植入路徑并微調(diào)；C.工作站操縱6自由度機(jī)械臂到目標(biāo)位置； D.通過機(jī)器人定位鉆孔；E. 正位X線片，植入腓骨位置滿意

傳統(tǒng)手術(shù)組：患者仰臥位全麻后，取小腿中上1/3處切口，顯露腓骨動靜脈后保留相應(yīng)長度，切取6～8cm腓骨備用，髖部縱行切開關(guān)節(jié)囊，經(jīng)股骨頸前外側(cè)鑿取與腓骨直徑相應(yīng)的骨槽通道，在直視下刮除壞死骨組織，取大轉(zhuǎn)子區(qū)域松質(zhì)骨填塞通道底部，插入帶血管蒂腓骨遠(yuǎn)端，螺釘固定于大轉(zhuǎn)子處，吻合腓骨動靜脈與旋股外側(cè)動靜脈。

1.4 評價指標(biāo)

(1) 手術(shù)評估：術(shù)后完全臥床2周，后可逐漸坐立，4周可拄拐下地，3個月后部分負(fù)重，6個月完全脫拐行走，術(shù)后每3個月復(fù)查X線片，每半年復(fù)查CT，門診隨訪復(fù)查，復(fù)查時記錄患者Harris評分，以末次隨訪時Harris評分代表術(shù)后Harris評分。

(2) 圍手術(shù)期評價：根據(jù)醫(yī)療電子病歷收集患者基本資料、手術(shù)時間、出血量、術(shù)后并發(fā)癥發(fā)生情況等。機(jī)器人輔助組術(shù)后6 h鼓勵患者床上進(jìn)行下肢股四頭肌等長收縮和踝泵運(yùn)動，而傳統(tǒng)組患者在術(shù)后24 h進(jìn)行下肢簡單功能鍛煉。記錄兩組患者術(shù)前24 h、術(shù)后4 h、術(shù)后24 h及術(shù)后7 d的疼痛評分，出院時采用簡易滿意度調(diào)查表對患者進(jìn)行護(hù)理滿意度調(diào)查。其中疼痛評分采用視覺模擬評分法(visual analog scale，VAS)進(jìn)行評估，0分為無痛，10分為不能忍受的疼痛。 護(hù)理滿意度評分范圍為1～5分，1分為非常不滿意，5分為非常滿意。

1.5 統(tǒng)計學(xué)分析

2 結(jié)果

2.1 患者資料

本研究共納入患者31例，其中機(jī)器人輔助組共18例患者，傳統(tǒng)組共13例患者，31例(31髖)均順利完成手術(shù)。兩組患者的基線數(shù)據(jù)見表1，其中，骨科機(jī)器人輔助組男13例，女5例，年齡(36.8±4.8)歲；傳統(tǒng)組男9例，女4例，年齡(34.5±6.1)歲。兩組患者在性別、年齡、病因、髖關(guān)節(jié)Steinberg分期等方面，差異均無統(tǒng)計學(xué)意義(P>0.05)。

表1 機(jī)器人組與傳統(tǒng)組基線數(shù)據(jù)比較

2.2 手術(shù)指標(biāo)比較

傳統(tǒng)組治療前Harris評分為(55.3±5.6)分，治療后末次隨訪時Harris評分為(80.5±6.2)分，機(jī)器人輔助組Harris評分由術(shù)前的(57.8±4.1)分提高至(89.0±5.5)分，兩組術(shù)前評分無顯著差異，治療后均有明顯提高，且機(jī)器人輔助組較傳統(tǒng)組高(P<0.05)。機(jī)器人輔助腓骨移植組在手術(shù)時間(125.6 min±12.5 minvs. 160.2 min±20.3 min，P<0.001)、術(shù)中出血量(158.9 mL±15.7 mLvs. 212.3 mL±25.8 mL，P<0.001)等方面均優(yōu)于傳統(tǒng)腓骨移植組(表2)。

2.3 圍手術(shù)期護(hù)理評價

兩組患者術(shù)前24 h和術(shù)后7 d的VAS疼痛評分無統(tǒng)計學(xué)差異(P=0.865，P=0.237)，但機(jī)器人輔助腓骨移植組的術(shù)后4 h及術(shù)后24 h的VAS評分顯著低于傳統(tǒng)組(P=0.001，P=0.040)，其中機(jī)器人組術(shù)后4 h疼痛評分為4(3，3.5)分，傳統(tǒng)組術(shù)后4 h疼痛評分為6(5，6.5)分，說明機(jī)器人輔助手術(shù)能減小對患者損傷，減輕患者術(shù)后早期疼痛。機(jī)器人輔助組患者對護(hù)士護(hù)理滿意度明顯高于傳統(tǒng)組(P<0.001)，機(jī)器人組患者非常滿意率為100%。兩組患者中，僅傳統(tǒng)組有1例患者術(shù)后出現(xiàn)下肢深靜脈血栓，經(jīng)靜脈溶栓治療后好轉(zhuǎn)，其余患者無壓瘡、術(shù)后血腫、感染、神經(jīng)損傷等并發(fā)癥，兩組患者在術(shù)后并發(fā)癥方面無統(tǒng)計學(xué)差異(表2)。

表2 機(jī)器人組和傳統(tǒng)組手術(shù)相關(guān)指標(biāo)和圍手術(shù)期護(hù)理相關(guān)指標(biāo)比較

3 討論

腓骨移植是治療股骨頭缺血性壞死的重要手術(shù)方式，分為髖關(guān)節(jié)囊內(nèi)和囊外兩種術(shù)式。目前常使用的腓骨移植手術(shù)多為關(guān)節(jié)囊內(nèi)手術(shù)，需切開關(guān)節(jié)囊后在股骨頸處開窗，在直視下清除死骨[4，6-7]。由于股骨頭主要由經(jīng)股骨頸走行的旋股內(nèi)動脈供血[8]，上述操作可能會進(jìn)一步破壞股骨頭血供、加重缺血。囊外手術(shù)則是在股骨大結(jié)節(jié)下方開窗經(jīng)骨隧道間接刮除壞死骨，不破壞關(guān)節(jié)囊及關(guān)節(jié)周圍組織，相對損傷較小，但臨床效果不佳，相關(guān)學(xué)者[9-10]認(rèn)為，治療失敗的原因主要是無法保證植入的腓骨能放置在最準(zhǔn)確的位置，不能形成有效的力學(xué)支撐結(jié)構(gòu)，以及間接刮除難以做到精確徹底。

隨著計算機(jī)輔助技術(shù)與骨科機(jī)器人的到來[11-13]，如何精準(zhǔn)剔除死骨、準(zhǔn)確植入腓骨這一問題得到完美解決。骨科機(jī)器人系統(tǒng)可以幫助術(shù)者術(shù)前規(guī)劃路徑，精準(zhǔn)定位目標(biāo)，能有效提高植入手術(shù)的精準(zhǔn)性和安全性，降低對周圍肌肉組織損傷，減少手術(shù)時間和術(shù)中輻射量。陳山林等[14]于2019年報道了采用骨科機(jī)器人輔助游離腓骨移植治療ONFH共17例21髖，經(jīng)機(jī)器人輔助定位后，最終通道入點(diǎn)誤差1.23 mm,靶點(diǎn)誤差1.90 mm，將腓骨頂端準(zhǔn)確放置在股骨頭負(fù)重區(qū)中央位置，且早期臨床治療效果滿意。本研究中所使用的“天璣”骨科機(jī)器人系統(tǒng)，是我國自主研發(fā)的一款適用于脊柱、骨盆髖臼、和四肢骨骼手術(shù)的多功能機(jī)器人系統(tǒng)。本研究中機(jī)器人輔助組18例患者均獲得1年以上隨訪，末次隨訪時影像學(xué)檢查提示植入腓骨位置良好，股骨頭未出現(xiàn)塌陷跡象，平均Harris評分(89.0±5.5)分，早期治療效果滿意，遠(yuǎn)期治療效果有待更多患者、更長時間隨訪證明。同時機(jī)器人輔助治療組手術(shù)時間和術(shù)中出血量均小于傳統(tǒng)組，證實(shí)機(jī)器人輔助手術(shù)能減少手術(shù)時間，降低手術(shù)損傷，有效提高了手術(shù)的精準(zhǔn)性和安全性。

在圍手術(shù)期護(hù)理方面，骨科機(jī)器人輔助腓骨移植組使用了創(chuàng)傷較小的囊外手術(shù)，減小了手術(shù)過程中為充分顯露造成的對周圍軟組織損傷，同時清除死骨，對股骨頭進(jìn)行減壓，能有效緩解患者髖關(guān)節(jié)疼痛。本研究中機(jī)器人輔助腓骨移植治療組在術(shù)后4 h和術(shù)后24 h的VAS疼痛評分均低于傳統(tǒng)腓骨移植組，平均降低1分以上。傳統(tǒng)腓骨移植治療ONFH患者術(shù)后早期疼痛明顯，主要與手術(shù)需切開關(guān)節(jié)囊、直視下鑿取骨槽通道有關(guān)，機(jī)器人輔助實(shí)施的囊外手術(shù)則有效減少了對髖關(guān)節(jié)和周圍組織的損傷，能有效減輕患者術(shù)后早期疼痛水平，為術(shù)后患者早期床上功能鍛煉提供了可能。本研究中機(jī)器人輔助腓骨移植組患者在術(shù)后6 h即開始床上股四頭肌等長收縮和踝泵運(yùn)動，早于傳統(tǒng)手術(shù)的術(shù)后24 h，研究結(jié)果顯示，該組患者并無明顯不適，且能減少下肢靜脈血栓等術(shù)后并發(fā)癥出現(xiàn)的可能，為骨科機(jī)器人輔助微創(chuàng)手術(shù)術(shù)后護(hù)理新模式提供了依據(jù)。

4 結(jié)論

現(xiàn)代骨科手術(shù)逐漸趨向于智能化、數(shù)字化，骨科機(jī)器人輔助腓骨移植治療股骨頭缺血性壞死能更準(zhǔn)確植入腓骨，可減少對股骨頭周圍血供破壞，在不增加并發(fā)癥發(fā)生率的情況下，幫助患者更早實(shí)現(xiàn)早期床上活動，提高術(shù)后髖關(guān)節(jié)功能。腓骨移植治療ONFH患者的圍手術(shù)期護(hù)理也應(yīng)當(dāng)有所優(yōu)化，與機(jī)器人輔助微創(chuàng)手術(shù)相適應(yīng)，減輕患者髖關(guān)節(jié)疼痛，提高患者滿意度，幫助患者早日康復(fù)。

本研究尚存在一些不足之處，比如本研究的樣本量相對較少，存在一些局限性，仍需更大樣本量的臨床試驗來支持本研究結(jié)論。且本研究采取的是回顧性隊列研究，在臨床上開展多中心的前瞻性隨機(jī)對照試驗才能得出更可靠的結(jié)論。